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卢秉恒:3D打印技术将引领哪些制造业革命?

2018-02-26 16:53 来源:科普中国-军事科技前沿 

  编者按:近年来,随着产业升温,3D打印在全球掀起一股新的浪潮。作为一种综合性应用技术,3D打印技术在欧美发达国家已经初步形成了成功的商用模式。未来,3D打印或将带来真正意义上的制造业革命。

  嘉宾简介:

  卢秉恒:我国机械制造与自动化领域著名科学家,中国工程院院士。现任西安交通大学教授、博士生导师、先进制造技术研究所所长,国务院机械学科评议组召集人、中国机械工程学会副理事长、中国机械制造工艺协会副理事长、全国高校金属切削机床学会理事长。卢秉恒院士主要从事快速成形制造、微纳制造、生物制造、高速切削机床等方面的研究,先后主持20余项国家重点科技攻关项目。获得了"2000年获得国家科技进步二等奖、2001年荣获全国五一劳动奖章、“九五”国家重点攻关计划突出贡献者、2001年荣获蒋氏科技成就奖等众多荣誉。

卢秉恒:3D打印技术将引领哪些制造业革命?

  3D打印有什么好处?

  一是它可以用任意的材料进行制造,制造任意复杂的结构;二是任何的批量它都是适合的,就是制造单件或者制造批量的成本差别不大;三是可以用于任何的领域从航空航天到消费到电子产品到建筑都可以用3D打印来实现;四是它在公共的场合非常灵活,可以在工厂可以在生产线,也可以在家庭、办公桌在你的卧房里都可以;五是3D打印可以给我们带来很多的创新。

  GE公司(通用电气公司)近年来做的几项创新,一个就是用3D打印技术把二十个零件的飞机发动机的喷嘴集成为一个零件,使燃油效率提高了15%,重量大大减轻。美国的航空航天发动机都有1/3的零件用3D打印来去制造,所以完全颠覆了原来的制造技术,由于这项革命性的变化使航空航天发动机的材料也有很多更新,很多传统的结构被创新设计出来,大大的减轻了重量,我们也正在用3D打印技术来准备开发我们的飞机发动机,包括陆地航天大型的结构件,像大型的筒体,可以同时几台机器在工作,可以使3D打印机技术零件的效率从现在的每小时几十克,一百多克能提升到每小时十公斤以上,所以就为大零件的制造开辟了一个新的路径,它可以减少制造中的误差或变形,来提高构件的性能。

卢秉恒:3D打印技术将引领哪些制造业革命?

  3D打印的发展领域有哪些?

  用于老年人的生活,就是用于医疗。因为我们很多医疗企业以牙齿、骨头的修复都是完全个体化的,而3D打印适合完全个体化的制造,是精准医疗,我们用它来去做人体的修复,做了二十几个病例,最长的时间已经经过六七年的考验了。

  用来做汽车的开发,可以把两万多个零件的汽车变成四十多个零件的集成,对新能源汽车的减重将会有非常大的好处,用这项技术也在制造汽车轮胎的模具。

  用于一些个体化的消费品,每个人都可以在家里而且设计出他自己所喜好的一些首饰和消费品。我们知道人类随着技术的发展,随着信息技术的发展,人类的消费正在向个性化发展,而支持个性化制造的最好技术就是3D打印。而且3D打印可以构建一个全民创新的社会,比如你在家里都可以进行自己的设计,可以打破原来体制的界限。

  用于航空空间的可以大大节约一些材料,用减排制造我们航空航天很多器件利用率不到5%,而现在你可以提高到80%以上。设想我们把人类的制造活动都搬到太空中去打印,太空3D打印尽管有很多技术的困难,但是它也有很多的优势,太空中的重力环境可以使我们用一台小的设备可以制造无限大的动机,所以这么一来我们可以用太空中的太阳能等等丰富的能源,把大型的制造都搬到太空中去,来为我们地球上建有更多的生存空间,建有更多的能量来解救我们的环境和材料的约束。

  它还有很多技术领域发展,如把多种材料能集成到一个零件上,使表面是耐腐蚀的,耐磨损的,在里面是高强度的,在中间是中空的、 蜂窝状的,这样就使材料能够最大限度的发挥它的优势。但是这里面的科学问题,就是在多种材料复合材料这个结构界面的科学问题,这就设计到很多学科的交叉。

    科学顾问:刘晋豫

[责任编辑:赵清建]

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